KR20000019349A - 이차전지의 캡 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

목적 : 커런트 브레이크의 제조공정을 단축하여 전지의 생산성 향상을 도모하고, 전해액의 누출을 방지할 수 있는 이차전지의 캡 어셈블리를 제공하는 것이 목적이다.
구성 : 캡 어셈블리(38)는 캡 커버(42)에 접촉되는 전류 제한기(44)와, 전류차단 디스크(50)가 결합된 절연체(48)의 사이에 배치되고, 상기 전류차단 디스크(50)가 용접되어짐과 함께 상기 절연체(48)의 외주면에 대응되는 가이드(58)가 형성됨으로써 절연체(48)를 고정시키는 캡 플레이트(52)를 포함한다.
효과 : 캡 어셈블리의 조립과정에서 벤딩하는 과정을 생략할 수 있어 생산성 향상을 도모하고 돌출된 가이드는 가스켓과 절반정도가 접촉된 상태에서 캔의 개구가 크림핑됨에 따라 밀착범위를 넓히게 되어 캔의 밀봉성도 좋게 한다.

Description

이차전지의 캡 어셈블리
본 발명은 이차전지의 캡 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 전지의 밀폐성을 향상시키고 액체 전해질의 누출을 방지하는데 적합하며, 전지의 조립공정을 단순화할 수 있는 캡 플레이트를 포함하는 이차전지의 캡 어셈블리에 관한 것이다.
이차전지는 재충전이 가능하여 포타블화하는 전자전기제품과 함께 점점 더 널리 사용되어지고 있으며, 대표적인 것으로 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 있다.
리튬이온전지는 정극 활물질로 리튬-천이금속산화물이 사용되고, 부극 활물질로 탄소 혹은 탄소복합체가 사용되며, 그 사이에 유기 용매에 리튬염을 녹인 액체 전해질이 주입되어서, 상기 정극과 부극간에 리튬 이온이 이동되고 기전력이 발생되게 함으로써 충·방전이 이루어지도록 한다.
일반적으로 리튬 이온전지는 정극과 세퍼레이터 및 부극이 함께 권취된 전극 롤을 액체 전해질과 함께 부극과 접속된 캔의 내부에 수납하고, 그 캔의 상부에 정극과 접속된 캡 어셈블리가 가스켓을 개재하여 캔과 절연되는 구성으로 이루어진다.
도 5에서는 종래 공지된 캡 어셈블리는 나타내고 있다.
캡 어셈블리(2)는 양극 단자의 기능을 갖는 캡 커버(4)와, 이(4)의 하부에 순차적으로 적층되는 전류 제한기(6), 안전밸브(8)를 갖춘 캡 플레이트(10)의 순서로 적층된 상태에서 캔(12)의 상부를 크림핑(Crimping)함에 의해 어셈블리 및 밀봉된다.
상기 캡 어셈블리(2)의 커런트 브레이크(current breaker)는 절연체(14)를 개재한 전류차단 디스크(16)와 상기 캡 플레이트(10)가 용접되는 구성으로 되는데, 캡 플레이트(10)의 끝단을 벤딩하여 절연체(14)를 크림핑함에 따라 일체화된다.
여기서 전류차단 디스크(16)와 용접되는 캡 플레이트(10)의 중심부는 전지의 내압 팽창에 따른 전류를 차단함과 동시에 전지 내부에서의 이상 화학 반응에 대한 가스 방출 기능을 겸하는 것으로, 최초 캡 플레이트(10)의 성형시 프레스 가공에 의한 노치를 형성하여 고의적 취약부분인 안전밸브(8)로 설계되어지는 것이며, 가스에 의한 내압상승시 노치가 파단하여 캡 커버(4)를 통해 외부로 방출하도록 한다.
그러나, 커런트 브레이크가 제조되는 과정은 캡 플레이트(10)를 프레스 가공하고, 전류차단 디스크(16)를 용접한 후 절연체(14)를 개재한 다음 벤딩하는 순서로 여러단계를 거쳐야 함으로써 생산성을 떨어뜨리는 요인으로 작용한다.
또한, 캔(12)의 크림핑으로 캔(12)의 개구를 밀봉한다고는 하나, 가스켓(18)과 캡 어셈블리(2)의 접촉부위에서 종종 전해액이 누출되는 문제가 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 커런트 브레이크의 제조공정을 단축하여 전지의 생산성 향상을 도모하고, 전해액의 누출을 방지할 수 있는 이차전지의 캡 어셈블리를 제공하는 것이 목적이다.
이를 위하여, 캡 어셈블리는 캡 커버에 접촉되는 전류 제한기와, 전류차단 디스크가 결합된 절연체의 사이에 배치되고, 상기 전류차단 디스크가 용접되어짐과 함께 상기 절연체의 외주면에 대응되는 가이드가 형성됨으로써 절연체를 고정시키는 캡 플레이트를 포함한다.
특히, 상기 가이드는 프레스 가공하여 형성되는 홈에 대해 대향되는 면의 철부인 것이다.
또한, 상기 홈은 상기 캡 플레이트의 중심에 대해 동일한 거리에 다수개 형성되어질 수 있다.
아울러, 상기 가이드는 링구형으로 형성되어질 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지의 캡 어셈블리 구조를 부분적으로 도시한 측단면도.
도 2a와 도 2b는 캡 플레이트를 성형하는 과정을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 캡 플레이트를 도시한 사시도.
도 4a는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 평면도.
도 4b는 도 4a의 A-A에서 본 단면도.
도 5은 종래 공지된 캡 어셈블리 구조를 도시한 측단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
36 : 캔 38 : 캡 어셈블리
40 : 가스켓 42 : 캡 커버
44 : 전류 제한기 46 : 커런트 브레이크
48 : 절연체 50 : 전류차단 디스크
52 : 캡 플레이트 56, 72 : 홈
58, 74 : 가이드 60 : 다이
62 : 펀칭 64 : 돌기
66 : 링구형 돌기 68 : 판재
70 : 노치
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지의 캡 어셈블리 구조를 부분적으로 도시한 측단면도이고, 도 2a와 도 2b는 캡 플레이트를 성형하는 과정을 도시한 도면이고, 도 3은 캡 플레이트의 사시도를 나타내고 있다.
이차전지는 정극(30)과 세퍼레이터(32) 및 부극(34)이 함께 권취된 전극 롤(36)을 액체 전해질과 함께 부극(34)과 접속된 캔(36)의 내부에 수납하고, 그 캔(36)의 상부에 정극(30)과 접속된 캡 어셈블리(38)가 캔(36)과 결합되는 구성으로 이루어진다.
상기 캡 어셈블리(38)는 가스켓(40)을 개재하여 캔(36)과 절연되는 상태에서 캔(36)의 개구를 크림핑하여 밀봉하게 되는 것이며, 캡 어셈블리(38)는 상부로부터 순차적으로 배치되는 정극단자인 캡 커버(42)와, 전류 제한기(44) 및 커런트 브레이크(46)로 구성된다.
특히, 커런트 브레이크(46)는 절연체(48)를 개재한 전류차단 디스크(50)가 캡 플레이트(52)의 중심부에 용접되는데, 상기 캡 플레이트(52)는 그 중심부로 노치가 형성되어 안전밸브(54)를 구성하며, 그 외측으로 링구형 홈(56)이 형성됨에 따라 대향되는 면으로는 볼록하게 철부가 성형되어짐으로써 후술하는 가이드(58)로 되어진다.
이러한 캡 플레이트(52)의 성형과정을 도면에 의거하여 살펴보면, 우선 프레스 가공에 사용되어지는 다이(60)와 펀칭(62)을 목적한 형태에 맞게 금형으로 제작하여, 펀칭의 헤드에 노치 형성을 위한 돌기(64)와, 홈 형성을 위한 링구형 돌기(66)가 형성되어지도록 하고, 이를 통상적인 프레스에 끼워넣고 재료가 되는 판재(68)를 다이(60)에 얹힌 후 타발하게 되면, 캡 플레이트(52)의 중심부에 노치(70)와 함께 컵부가 성형되고, 그 외측으로 가이드(58)가 형성되는 것이다.
이 가이드(58)는 상기 절연체(48)의 외측면과 맞물리게 되어 절연체(48)를 고정시키게 되며 절반 가량이 상기 가스켓(40)에 의해 덧씌워져 밀봉성을 좋게 한다.
상기 가이드(58)는 다른 실시예로써 캡 플레이트(52)의 중심을 기준으로 동일한 거리만큼 떨어진 위치에 도 4a와 도 4b에 도시한 바와 같은 다수의 홈(72)을 형성하여 대향되는 면으로 다수의 돌기(74)가 형성되어지도록 하여 절연체(48)를 고정시킬 수 있다. 즉, 캡 플레이트(52)의 일측면으로 돌출되어진 가이드(74)는 내측에 위치하는 절연체를 위치 고정시키게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 관련된 실시예들은 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.
즉, 캡 어셈블리의 커런트 브레이크로 구성되어지는 캡 플레이트를 타발하여 성형할 때 프레스의 펀치에 돌기를 형성하여 가공함으로써, 캡 플레이트의 일측면에 홈이 형성되도록 하고 그 대향되는 면에 가이드를 돌출하여 가이드의 내측으로 절연체가 고정되도록 함으로써 캡 어셈블리의 조립과정에서 벤딩하는 과정을 생략할 수 있어 생산성 향상을 도모하고 돌출된 가이드는 가스켓과 절반정도가 접촉된 상태에서 캔의 개구가 크림핑됨에 따라 밀착범위를 넓히게 되어 캔의 밀봉성도 좋게 하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

  1. 양극, 세퍼레이터 및 음극과 함께 액체 전해질이 수납된 캔의 상측 개구에 가스켓을 개재하여 결합되는 이차전지의 캡 어셈블리에 있어서,
    캡 커버(42)에 접촉되는 전류 제한기(44)와 전류차단 디스크(50)가 결합된 절연체(48)의 사이에 배치되고, 상기 전류차단 디스크(44)가 용접되어짐과 함께 상기 절연체(48)의 외주면에 대응되는 가이드(58)가 형성됨으로써 절연체(48)를 고정시키는 캡 플레이트(52)를 포함하는 것이 특징인 이차전지의 캡 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드(58)는 프레스 가공하여 형성되는 홈(56)에 대해 대향되는 면의 철부인 것을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 홈(56)은 상기 캡 플레이트(52)의 중심에 대해 동일한 거리에 다수개 형성되어짐을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 가이드(58)는 링구형으로 형성되어짐을 특징으로 하는 이차전지의 캡 어셈블리.
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